Power Ultrasonics를 이용한 감소된 아스팔텐 증착
아스팔텐 침전은 투과성 감소, 저류층 암석 습윤성 변화, 유정 보어 막힘 및 생산 유정 주변에 상당한 압력 강하를 생성함으로써 오일 생산에서 수많은 문제를 일으킵니다. 초음파 아스팔텐 응집 및 분산은 아스팔텐 플록의 형성과 그 침착을 방지하고 개선합니다.
문제: 원유의 아스팔텐
아스팔텐은 원유에 존재하는 고체로, 시추정에서 원유를 생산하고 운송하는 동안 심각한 문제를 일으키기 때문에 골칫거리로 간주됩니다. 아스팔텐은 매우 복잡한 종류의 분자이며 다양한 분자 구조에서 발생합니다 – 다양한 형태의 아스팔텐이 서로 다른 심각도로 문제를 일으키기 때문에 문제에 기여하는 요인입니다. 아스팔텐의 다양한 구조로 인해 특정 과로 일반화하기가 어렵습니다. 따라서 아스팔텐은 일반적으로 n-알칸에 불용성으로 분류되기 때문에 용해도 등급으로 분류됩니다.
원유의 아스팔텐으로 인해 발생하는 일반적인 문제는 예를 들어 저장소, 시추공 및 운송 파이프라인의 조밀한 응집 및 침전물이며, 이는 결과적으로 운영 및 생산 복잡성과 처리 비용 증가로 이어집니다.
아스팔텐 응집과 응집은 Yen 모델에 묘사되어 있습니다.
제공: O. Mullins, Schlumberger.
상기 초음파 처리기는 UIP16000 원유 처리를 위한 고성능 균질화기는 입니다
해결책: 아스팔텐 침전물의 초음파 환원
침전 및 응집 된 아스팔텐 입자는 전력 초음파로 안정적으로 정화 할 수 있습니다. 고 perfromance 초음파는 아스팔텐 침전물을 파괴하고 작은 입자 크기로 응집시킵니다. 따라서 아스팔텐은 매우 작은 입자로 다시 해리되어 막히거나 조잡한 가공을 방해하지 않습니다. 초음파 분산기는 원유의 입자를 균질화합니다. 종종 장기적인 안정성을 얻기 위해 화학적 안정제가 첨가됩니다. 즉, 초음파는 매크로 구조의 아스팔텐 응집을 줄일 수 있으며, 이는 표면의 아스팔트 침착, 저장소의 기공 막힘, 유정 막힘 및 파이프 라인의 축적을 방지합니다.
마이크로 모델의 다른 지점에서 초음파로 범람하는 염수의 끝.
연구 및 저작권: 데시비 외.2018 (참조: BY-NC-ND 4.0)
- 아스팔텐의 입자 크기 감소
- 아스팔텐 응집체의 분해
- 응집 억제
- 원유의 점도 감소
3x의 초음파 설치 UIP1000hdt 원유 가공용
초음파 아스팔텐 환원의 효과를 입증하는 연구
Dehshibi et al. (2018)은 저주파, 고출력 초음파 (30kHz)가 온도 제어하에 아스팔텐 침전 / 응집 및 증착에 미치는 영향을 연구했습니다. 초음파는 아스팔텐 침착을 감소시켰다. 초음파와 생성된 음향 캐비테이션은 오일 적층 메커니즘에 의해 오일 생산량을 증가시켰습니다. 초음파 처리를 통해 아스팔텐 응집체를 분해 할뿐만 아니라 아스팔텐 침전물을 역전시킬 수도 있습니다.
또한, 초음파의 적용은 큰 응집 된 아스팔텐으로 목구멍과 모공의 막힘을 방지 할 수 있습니다. 이를 통해 아스팔텐 침착으로 인한 압력 강하를 방지하고 기공과 목구멍의 유체 흐름을 개선했습니다. 이미지 분석을 통해 파워 초음파를 적용한 결과 침전된 아스팔텐의 약 80%가 침전되지 않는 것으로 나타났습니다. "즉, 아스팔텐 침착의 80%가 감소하고 결과적으로 초음파를 사용함으로써 마이크로 채널의 막힘 확률이 감소합니다." (Dehshibi 외, 2018)
Deshibi의 연구 그룹의 연구 결과는 초음파 진동 및 캐비테이션 진동이 표면에서 더 큰 아스팔텐 응집체를 제거하고 흐름의 대부분으로 이동할 수 있음을 보여주었습니다. 또한, 초음파 처리는 응집된 아스팔텐의 양을 감소시켰습니다(아래 그림 참조). 이미지 분석을 기반으로 침전된 아스팔텐의 약 70%는 시스템이 초음파 처리에 종속되기 때문에 침전되지 않습니다.
초음파 조사에서 염수(염화마그네슘 용액) 범람의 끝: (a) 아스팔텐 증착의 가역성 (b) 아스팔텐 제거.
연구 및 저작권: D에시비 외. 2018 (참조: BY-NC-ND 4.0)
고성능 초음파발생기
Hielscher 초음파는 헤비 듀티 애플리케이션을위한 고성능 초음파 프로세서의 개발, 프로토 타이핑, 제조 및 유통을 전문으로합니다. 탁월한 성능, 내구성, 견고성 및 신뢰성으로 인해 Hielscher 초음파 시스템은 전 세계 석유 화학 응용 분야에 설치됩니다. 일반적인 응용 분야에는 초음파 보조 산화 탈황, 원유 유화, 아스팔텐 응집 제거, 제거제 분산 및 중유의 점도 감소가 포함됩니다. Hielscher 초음파’ 산업용 초음파 프로세서는 매우 높은 진폭을 제공할 수 있으며, 이는 중장비 응용 분야에 필요합니다. 최대 200μm의 진폭을 24/7 작동에서 쉽게 연속적으로 실행할 수 있습니다. 더 높은 진폭을 위해 맞춤형 초음파 소노트로드를 사용할 수 있습니다. Hielscher의 산업 시스템은 매우 높은 점도를 쉽게 처리하고 유지 보수가 거의 필요하지 않습니다.
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아래 표는 초음파기의 대략적인 처리 용량을 나타냅니다.
| 배치 볼륨(Batch Volume) | 유량 | 권장 장치 |
|---|---|---|
| 1 내지 500mL | 10 내지 200mL/분 | 업100H |
| 10 내지 2000mL | 20 내지 400mL/분 | UP200HT, UP400ST |
| 0.1 내지 20L | 0.2 내지 4L/min | UIP2000hdT 님 |
| 10에서 100L | 2 내지 10L/min | UIP4000hdt 님 |
| N.A. 개시 | 10 내지 100L/min | UIP16000 |
| N.A. 개시 | 큰 | 의 클러스터 UIP16000 |
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문헌 / 참고문헌
- Reza Rezaei Dehshibi, Ali Mohebbi, Masoud Riazi, Mehrdad Niakousari (2018): Experimental investigation on the effect of ultrasonic waves on reducing asphaltene deposition and improving oil recovery under temperature control. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 45, 2018. 204-212.
- Amani, Mahmood, Retnanto, Albertus, AlJuhani, Salem, Al-Jubouri, Mohammed, Shehada, Salem, Rommel Yrac (2015): Investigating the Role of Ultrasonic Wave Technology as an Asphaltene Flocculation Inhibitor, an Experimental Study. International Petroleum Technology Conference, Doha, Qatar, December 2015.
- Khosrow Naderi, Tayfun Babadagli (2010): Influence of intensity and frequency of ultrasonic waves on capillary interaction and oil recovery from different rock types. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 17, Issue 3, 2010. 500-508.
- Goual Lamia (2012): Petroleum asphaltenes. In: Crude Oil Emulsions – Composition Stability and Characterization. InTechOpen 2012.
- Salehzadeh, M., Akherati, A., Ameli, F. and Dabir, B. (2016): Experimental study of ultrasonic radiation on growth kinetic of asphaltene aggregation and deposition. Canadian Journal of Chemical Engineering 94(11). 2202-2209.
알아 둘 만한 가치가 있는 사실
아스팔텐
아스팔텐은 주로 탄소, 수소, 질소, 산소 및 황과 미량의 바나듐 및 니켈로 구성됩니다. C:H 비율은 약 1:1.2이지만 아스팔텐 공급원에 따라 다릅니다. 아스팔텐은 "n-펜탄 또는 n-헵탄과 같은 가벼운 n-알칸에는 녹지 않지만 톨루엔과 같은 방향족 물질에는 용해되는 석유 유체의 가장 무거운 성분"으로 정의됩니다(Goual 2012)
아스팔텐은 다음과 같은 특성으로 식별 및 분류할 수 있습니다.
- 고체: 아스팔텐은 저류층 조건에서 원유에서 균질화되는 고체상입니다.
- n-알칸 불용성: 아스팔텐은 여러 구조를 가지고 있기 때문에 용해도 등급으로 분류되며, 따라서 일반화된 구조를 제공하기가 매우 어렵습니다. 따라서 원유에서 가장 높은 분자량 성분으로 정의되며, n-펜탄 또는 n-헵탄과 같은 가벼운 n-알칸에는 용해되지 않고 톨루엔 또는 크실렌과 같은 방향족 화합물에는 용해됩니다.
- 고극성: 아스팔텐은 비극성으로 간주되는 원유 전체와 달리 극성이 높은 원유의 몇 안 되는 구성 요소 중 하나입니다.
- 헤테로 원자 : 아스팔텐은 주로 질소, 산소 및 황에서 나타나는 헤테로 원자와 관련이 있습니다.
